Poskytne vám komplexní pochopení struktury, principu činnosti, výhod a nevýhod axiálních kompresorů
Znalosti o axiálních kompresorech
Kompresory s axiálním průtokem a odstředivé kompresory patří mezi kompresory rychlostního typu a oba se nazývají turbínové kompresory;význam kompresorů rychlostního typu znamená, že jejich pracovní principy se spoléhají na lopatky, které vykonají práci s plynem a nejprve zajistí proudění plynu Rychlost proudění se výrazně zvýší před přeměnou kinetické energie na tlakovou energii.Ve srovnání s odstředivým kompresorem, protože tok plynu v kompresoru není v radiálním směru, ale v axiálním směru, největší vlastností axiálního kompresoru je to, že kapacita toku plynu na jednotku plochy je velká a stejná. Za předpokladu objemu procesního plynu je radiální rozměr malý, zvláště vhodný pro případy vyžadující velký průtok.Kromě toho má axiální kompresor také výhody jednoduché konstrukce, pohodlné obsluhy a údržby.Je však zjevně horší než odstředivé kompresory, pokud jde o složitý profil lopatek, vysoké požadavky na výrobní proces, úzkou stabilní pracovní plochu a malý rozsah nastavení průtoku při konstantní rychlosti.
Následující obrázek je schematický diagram struktury axiálního průtokového kompresoru řady AV:
1. Podvozek
Skříň axiálního kompresoru je navržena jako horizontálně dělitelná a je vyrobena z litiny (oceli).Má vlastnosti dobré tuhosti, žádné deformace, pohlcování hluku a snížení vibrací.Utáhněte šrouby, abyste spojili horní a spodní polovinu do velmi tuhého celku.
Skříň je podepřena na základně ve čtyřech bodech a čtyři opěrné body jsou umístěny na obou stranách spodní skříně blízko střední dělené plochy, takže podpěra jednotky má dobrou stabilitu.Dva ze čtyř opěrných bodů jsou pevné body a další dva jsou posuvné body.Spodní část pláště je dále opatřena dvěma vodícími pery v axiálním směru, které slouží k tepelné dilataci jednotky za provozu.
U velkých jednotek je posuvný opěrný bod podepřen otočnou konzolou a používají se speciální materiály, aby se snížila tepelná roztažnost a snížila se změna výšky středu jednotky.Pro zvýšení tuhosti jednotky je navíc nastavena mezilehlá podpěra.
2. Statický válec ložiska lopatek
Stacionární válec ložiska lopatek je nosný válec pro nastavitelné stacionární lopatky kompresoru.Je navržena jako horizontální dělená.Geometrický rozměr je určen aerodynamickým designem, který je hlavním obsahem návrhu konstrukce kompresoru.Vstupní kroužek odpovídá sacímu konci stacionárního ložiskového válce a difuzor odpovídá výfukovému konci.Jsou příslušně spojeny s pouzdrem a těsnicí manžetou pro vytvoření sbíhavého průchodu sacího konce a expanzního průchodu výfukového konce.Kanál a kanál tvořený rotorem a válečkem ložiska lopatek jsou spojeny tak, aby vytvořily kompletní kanál pro proudění vzduchu kompresoru s axiálním prouděním.
Těleso válce stacionárního ložiskového válce je odlito z tvárné litiny a bylo přesně opracováno.Oba konce jsou příslušně podepřeny na plášti, konec poblíž výfukové strany je posuvná podpěra a konec poblíž strany sání vzduchu je pevná podpěra.
Pro každou vodicí lopatku na válci lopatkového ložiska jsou otočné vodicí lopatky v různých úrovních a automatická lopatková ložiska, kliky, jezdce atd.Stacionární listové ložisko je kuličkové ložisko inkoustu s dobrým samomazným účinkem a jeho životnost je více než 25 let, což je bezpečné a spolehlivé.Silikonový těsnicí kroužek je instalován na dříku lopatky, aby se zabránilo úniku plynu a vnikání prachu.Plnicí těsnicí lišty jsou umístěny na vnějším kruhu výfukového konce ložiskového válce a na podpěře skříně, aby se zabránilo úniku.
3. Seřizovací mechanismus válce a lopatek
Nastavovací válec je svařen ocelovými plechy, dělenými vodorovně, a střední dělená plocha je spojena šrouby, což má vysokou tuhost.Je podepřen uvnitř pouzdra ve čtyřech bodech a čtyři nosná ložiska jsou vyrobena z nemazaného „Du“ kovu.Dva body na jedné straně jsou polouzavřené, což umožňuje axiální pohyb;dva body na druhé straně jsou vyvinuty Typ umožňuje axiální a radiální tepelnou roztažnost a uvnitř seřizovacího válce jsou instalovány vodicí kroužky různých stupňů lopatek.
Mechanismus nastavování lopatek statoru se skládá ze servomotoru, spojovací desky, seřizovacího válce a opěrného válce lopatek.Jeho funkcí je nastavit úhel lopatek statoru na všech úrovních kompresoru tak, aby vyhovoval proměnným pracovním podmínkám.Dva servomotory jsou instalovány na obou stranách kompresoru a spojeny s nastavovacím válcem přes spojovací desku.Servomotor, olejová stanice, olejové potrubí a sada automatických řídicích nástrojů tvoří hydraulický servo mechanismus pro nastavení úhlu lopatky.Když působí vysokotlaký olej 130 barů z olejové stanice, píst servomotoru je tlačen do pohybu a spojovací deska pohání nastavovací válec tak, aby se pohyboval synchronně v axiálním směru, a jezdec pohání lopatku statoru k otáčení. přes kliku, aby se dosáhlo účelu nastavení úhlu lopatky statoru.Z požadavků na aerodynamický design je vidět, že velikost nastavení úhlu lopatek každého stupně kompresoru je různá a obecně se velikost nastavení postupně snižuje od prvního stupně k poslednímu stupni, což lze realizovat výběrem délky kliky, to znamená od prvního stupně do posledního stupně s narůstající délkou.
Nastavovací válec se také nazývá „střední válec“, protože je umístěn mezi pouzdrem a válečkem ložiska lopatky, zatímco pouzdro a válec ložiska lopatky se nazývají „vnější válec“ a „vnitřní válec“.Tato třívrstvá válcová struktura výrazně snižuje deformaci a koncentraci napětí jednotky v důsledku tepelné roztažnosti a zároveň zabraňuje prachu a mechanickému poškození mechanismu nastavení vnějšími faktory.
4. rotor a lopatky
Rotor se skládá z hlavního hřídele, pohyblivých lopatek na všech úrovních, distančních bloků, blokovacích skupin lopatek, včelích lopatek atd. Rotor má strukturu stejného vnitřního průměru, což je vhodné pro zpracování.
Vřeteno je vykováno z vysoce legované oceli.Chemické složení materiálu hlavní hřídele musí být přísně testováno a analyzováno a index výkonu je kontrolován zkušebním blokem.Po hrubém obrábění je nutná zkouška chodem za tepla, aby se ověřila jeho tepelná stabilita a odstranila se část zbytkového napětí.Po kvalifikaci výše uvedených indikátorů může být zařazen do dokončovacího obrábění.Po dokončení povrchové úpravy je vyžadována kontrola zbarvení nebo kontrola magnetických částic na čepech na obou koncích a trhliny nejsou povoleny.
Pohyblivé lopatky a stacionární lopatky jsou vyrobeny z výkovků z nerezové oceli a suroviny je třeba kontrolovat na chemické složení, mechanické vlastnosti, nekovové struskové vměstky a praskliny.Po vyleštění čepele se provede mokré pískování pro zvýšení odolnosti proti únavě povrchu.Tvářecí čepel potřebuje změřit frekvenci a v případě potřeby frekvenci opravit.
Pohyblivé lopatky každého stupně jsou instalovány v otočné vertikální drážce kořene lopatky ve tvaru stromu podél obvodového směru a distanční bloky se používají k umístění dvou lopatek a blokovací distanční bloky se používají k umístění a uzamčení dvou pohyblivých lopatek. instalované na konci každé etapy.těsný.
Na obou koncích kola jsou zpracovány dva balanční kotouče a je snadné vyvažovat závaží ve dvou rovinách.Vyvažovací deska a těsnicí pouzdro tvoří vyvažovací píst, který funguje přes vyvažovací trubku k vyrovnávání části axiální síly generované pneumatickým systémem, snižuje zatížení axiálního ložiska a činí ložisko v bezpečnějším prostředí.
5. Žláza
Na sací a výfukové straně kompresoru jsou těsnicí manžety na konci hřídele a těsnicí desky zapuštěné v odpovídajících částech rotoru tvoří labyrintové těsnění, aby se zabránilo úniku plynu a vnitřnímu prosakování.Pro usnadnění instalace a údržby se nastavuje pomocí nastavovacího bloku na vnějším kruhu těsnící manžety.
6. Ložisková skříň
Radiální ložiska a axiální ložiska jsou uspořádána v ložiskové skříni a olej pro mazání ložisek se sbírá z ložiskové skříně a vrací se do olejové nádrže.Obvykle je dno krabice vybaveno vodicím zařízením (je-li integrováno), které spolupracuje se základnou, aby se jednotka vystředila a tepelně roztáhla v axiálním směru.U děleného ložiskového tělesa jsou na spodní straně bočnice instalovány tři vodicí pera pro usnadnění tepelné roztažnosti tělesa.Na jedné straně pouzdra je také uspořádán axiální vodicí klíč, aby lícoval s pouzdrem.Ložisková skříň je vybavena monitorovacími zařízeními, jako je měření teploty ložisek, měření vibrací rotoru a měření posuvu hřídele.
7. ložisko
Většina axiálního tahu rotoru je nesena vyvažovací deskou a zbývající axiální tah asi 20~40 kN nese axiální ložisko.Přítlačné podložky lze automaticky nastavit podle velikosti zátěže, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení zátěže na každou podložku.Přítlačné podložky jsou vyrobeny z uhlíkové oceli lité ze slitiny Babbitt.
Existují dva typy radiálních ložisek.Kompresory s vysokým výkonem a nízkou rychlostí používají eliptická ložiska a kompresory s nízkým výkonem a vysokou rychlostí používají ložiska s naklápěcími podložkami.
Velké jednotky jsou obvykle vybaveny vysokotlakým zdvihacím zařízením pro usnadnění startování.Vysokotlaké čerpadlo vygeneruje v krátké době vysoký tlak 80MPa a pod radiálním ložiskem je instalována vysokotlaká olejová lázeň, která zvedne rotor a sníží startovací odpor.Po nastartování klesne tlak oleje na 5~15MPa.
Axiální kompresor pracuje za konstrukčních podmínek.Když se provozní podmínky změní, jeho pracovní bod opustí návrhový bod a vstoupí do nenávrhové oblasti provozních podmínek.V tomto okamžiku se skutečná situace proudění vzduchu liší od projektovaného provozního stavu.a za určitých podmínek dochází k nestabilnímu stavu toku.Ze současného hlediska existuje několik typických nestabilních pracovních podmínek: jmenovitě pracovní podmínky rotujícího přetížení, pracovní podmínky při nárazu a pracovní podmínky blokování, přičemž tyto tři pracovní podmínky patří k aerodynamicky nestabilním pracovním podmínkám.
Když kompresor s axiálním prouděním pracuje za těchto nestabilních pracovních podmínek, nejen že se značně zhorší pracovní výkon, ale někdy dojde k silným vibracím, takže stroj nemůže normálně fungovat, a dokonce dojde k vážným nehodám s poškozením.
1. Rotující blok axiálního kompresoru
Oblast mezi minimálním úhlem stacionární lopatky a čarou minimálního provozního úhlu charakteristické křivky kompresoru s axiálním prouděním se nazývá oblast rotačního zastavení a rotující zastavení se dělí na dva typy: progresivní zastavení a náhlé zastavení.Když je objem vzduchu menší než mez rotačního zastavení hlavního ventilátoru s axiálním prouděním, proud vzduchu na zadní straně lopatky se přeruší a proud vzduchu uvnitř stroje vytvoří pulzující proudění, které způsobí generovat střídavý stres a způsobit únavové poškození.
Aby se zabránilo zhasnutí motoru, musí se obsluha seznámit s charakteristickou křivkou motoru a během procesu spouštění rychle projít zónou zastavení.Během procesu provozu by minimální úhel lopatek statoru neměl být nižší než specifikovaná hodnota podle předpisů výrobce.
2. Přepětí axiálního kompresoru
Když kompresor pracuje ve spojení s potrubní sítí s určitým objemem, když kompresor pracuje s vysokým kompresním poměrem a nízkým průtokem, jakmile je průtok kompresorem menší než určitá hodnota, bude proudění vzduchu lopatek zpětným obloukem vážně odděleny, dokud není průchod zablokován a proudění vzduchu bude silně pulzovat.A vytvořte oscilaci se vzduchovou kapacitou a odporem vzduchu výstupní potrubní sítě.V tomto okamžiku parametry proudění vzduchu síťového systému jako celku značně kolísají, to znamená, že objem vzduchu a tlak se periodicky mění s časem a amplitudou;výkon a zvuk kompresoru se periodicky mění..Výše uvedené změny jsou velmi závažné, způsobují silné vibrace trupu a ani stroj nedokáže udržet normální provoz.Tento jev se nazývá přepětí.
Vzhledem k tomu, že přepětí je jev, který se vyskytuje v celém strojním a síťovém systému, nesouvisí pouze s charakteristikami vnitřního proudění kompresoru, ale závisí také na charakteristikách potrubní sítě a jeho amplitudě a frekvenci dominuje objem potrubní sítě.
Následky přepětí jsou často vážné.Způsobí to, že součásti rotoru a statoru kompresoru budou vystaveny střídavému namáhání a prasknutí, což způsobí abnormální tlak v mezistupních, který způsobí silné vibrace, což má za následek poškození těsnění a axiálních ložisek a způsobí kolizi rotoru a statoru., což způsobuje vážné nehody.Zejména u vysokotlakých kompresorů s axiálním prouděním může rázová vlna v krátké době zničit stroj, takže kompresor nesmí pracovat za rázových podmínek.
Z výše uvedené předběžné analýzy je známo, že ráz je zaprvé způsoben stagnací rotace způsobenou neupravením aerodynamických parametrů a geometrických parametrů v kaskádě lopatek kompresoru za proměnných pracovních podmínek.Ale ne všechna rotující zastavení nutně vedou k přepětí, to druhé souvisí také se systémem potrubní sítě, takže vznik fenoménu přepětí zahrnuje dva faktory: interně závisí na kompresoru axiálního průtoku Za určitých podmínek dojde k náhlému náhlému zastavení ;externě souvisí s kapacitou a charakteristickou linií potrubní sítě.První je vnitřní příčinou, zatímco druhá je vnější podmínkou.Vnitřní příčina pouze podporuje přepětí ve spolupráci s vnějšími podmínkami.
3. Zablokování axiálního kompresoru
Oblast hrdla lopatek kompresoru je pevná.Když se průtok zvyšuje, v důsledku zvýšení axiální rychlosti proudění vzduchu, relativní rychlost proudění vzduchu se zvyšuje a záporný úhel náběhu (úhel náběhu je úhel mezi směrem proudění vzduchu a úhlem instalace vstupu lopatky) se také zvyšuje.V tomto okamžiku průměrný průtok vzduchu na nejmenší části kaskádového vstupu dosáhne rychlosti zvuku, takže průtok kompresorem dosáhne kritické hodnoty a nebude se dále zvyšovat.Tento jev se nazývá blokování.Toto zablokování primárních lopatek určuje maximální průtok kompresorem.Když se tlak výfukových plynů sníží, plyn v kompresoru zvýší průtok v důsledku nárůstu expanzního objemu a k zablokování také dojde, když proud vzduchu dosáhne rychlosti zvuku v konečné kaskádě.Protože je proudění vzduchu poslední lopatkou blokováno, tlak vzduchu před konečnou lopatkou se zvyšuje a tlak vzduchu za konečnou lopatkou klesá, což způsobuje zvýšení tlakového rozdílu mezi přední a zadní částí poslední lopatky, takže Síla na přední a zadní část konečné čepele je nevyvážená a může vznikat napětí.způsobit poškození čepele.
Když jsou určeny tvar lopatek a parametry kaskády kompresoru s axiálním prouděním, jsou také pevně stanoveny jeho blokovací charakteristiky.Axiální kompresory nesmí běžet příliš dlouho v oblasti pod vedením sytiče.
Obecně řečeno, kontrola proti ucpání kompresoru axiálního průtoku nemusí být tak přísná jako kontrola proti rázům, ovládací činnost nemusí být rychlá a není potřeba nastavovat bod zastavení.Pokud jde o to, zda nastavit kontrolu proti zanášení, je to také na samotném kompresoru Požádejte o rozhodnutí.Někteří výrobci při konstrukci zohlednili zesílení lopatek, takže snesou zvýšení flutterového namáhání, takže nemusí nastavovat ovládání blokování.Pokud se výrobce nedomnívá, že je třeba zvýšit pevnost čepele, když se v konstrukci objeví jev blokování, musí být zajištěno automatické ovládání proti zablokování.
Schéma řízení proti ucpání kompresoru s axiálním průtokem je následující: na výstupním potrubí kompresoru je instalován škrticí ventil proti ucpání a dva detekční signály vstupního průtoku a výstupního tlaku jsou současně přiváděny do regulátor proti ucpání.Když výstupní tlak stroje abnormálně klesne a pracovní bod stroje klesne pod protiblokovací linii, výstupní signál regulátoru je odeslán do protiblokovacího ventilu, aby se ventil zmenšil, takže se zvýší tlak vzduchu , průtok klesá a pracovní bod vstupuje do antiblokovací linie.Nad blokovací čárou se stroj zbaví blokovacího stavu.
